JP2005524847A - The pressure sensor assembly - Google Patents

The pressure sensor assembly

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JP2005524847A
JP2005524847A JP2004503909A JP2004503909A JP2005524847A JP 2005524847 A JP2005524847 A JP 2005524847A JP 2004503909 A JP2004503909 A JP 2004503909A JP 2004503909 A JP2004503909 A JP 2004503909A JP 2005524847 A JP2005524847 A JP 2005524847A
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シットラー,フレッド,シー.
ノード,クリスティナ,エー.
ロモ,マーク,ジー.
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ローズマウント インコーポレイテッド
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    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general

Abstract

圧力センサ組立体(100)は、センサ取付けブロック(104)に取付けられた細長い圧力センサ(102)を含む。 The pressure sensor assembly (100) includes an elongate pressure sensor mounted on the sensor mounting block (104) (102). 保護要素膜(120)は、接触するプロセス流体から圧力センサを妨げるために細長い圧力センサ(102)を覆う。 Protective element layer (120) covers the elongated pressure sensor (102) to prevent the pressure sensor from the process fluid in contact.

Description

本発明は、圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor. より詳細には、本発明は、腐食性の環境の中で使用される圧力センサに関する。 More particularly, the present invention relates to a pressure sensor for use in a corrosive environment.

圧力センサは、産業プロセスにおいて使用されるプロセス流体圧力を測定するために用いられる。 The pressure sensor is used to measure the process fluid pressure used in industrial processes. 測定された圧力は、産業プロセスの動作を監視および/または制御するために用いられる。 The measured pressure is used to monitor and / or control the operation of the industrial process.

圧力センサによって感知されるプロセス流体は、いくつかの実例においては、腐食性であるか、あるいはそうでなければ、非常に純粋な環境を必要とする。 Process fluid sensed by the pressure sensor, in some instances, or corrosive, or otherwise requires very pure environment. そのような設置要件に取り組む1つの技術は、隔離ダイアフラムを用いて、プロセス流体から圧力センサを分離することである。 One technique to address such installation requirements, using the isolation diaphragms is to separate the pressure sensor from the process fluid. ダイアフラムに印加された圧力が圧力センサに印加されるように、圧力センサは、充満したオイルにより隔離ダイアフラムに連結されている。 As applied pressure to the diaphragm is applied to the pressure sensor, the pressure sensor is connected to the isolation diaphragm by filling with oil. しかしながら、この隔離技術は、圧力測定に誤差を引き起こす可能性がある。 However, this isolation technique can cause errors in pressure measurement.

様々な圧力センサの設計が、従来技術において周知である。 Design of the various pressure sensors are well known in the art. 1つのタイプの圧力センサは、細長い本質的に壊れやすい材料で作られる。 The pressure sensor of one type are made of an elongated essentially frangible material. センサ自体は、サファイアのような耐食性材料で作られる。 Sensor itself is made of a corrosion resistant material such as sapphire. このタイプの圧力センサの例は、次の米国特許に説明されている。 Examples of this type pressure sensor is described in the following U.S. Pat. 1997年6月10日に付与された米国特許5,637,802号、2000年6月27日に付与された米国特許6,079,276号、2000年7月4日に付与された米国特許6,082,199号、2000年7月18日に付与された米国特許6,089,097号、2000年1月6日に出願された米国特許出願09/478,434号、2000年1月6日に出願された米国特許出願番号09/478,383号、2000年1月6日に出願された米国特許出願番号09/477,689号、2000年6月26日に出願された米国特許出願番号09/603,640号、2001年1月5日に出願された米国特許出願番号09/755,346号、および2001年10月15日に出願された米国特許出願09/978,311 1997 June 10, US Pat. No. 5,637,802, which is assigned to the, 2000 June 27, US Pat. No. 6,079,276, which is assigned to, granted US patent on July 4, 2000 No. 6,082,199, 2000 July 18, US Pat. No. 6,089,097, which is assigned to, US patent application Ser. No. 09 / 478,434 Patent, filed on January 6, 2000, January 2000 6 US patent application Ser. No. 09 / 478,383 Patent filed in 2000 January 6, US patent application Ser. No. 09 / 477,689 Patent filed in days, the United States patent, which was filed on June 26, 2000 application Ser. No. 09 / 603,640 No., January 2001 was filed on 5 days US patent application Ser. No. 09 / 755,346. Nos., and US patent application was filed on October 15, 2001, 09 / 978,311 .

しかしながら、ある実施例では、細長い圧力センサを取付け構造に結合するために用いられる接合剤またはシールは、あるタイプのプロセス流体によって腐食されるか、または高純度のプロセス流体の汚染源となる可能性がある。 However, in some embodiments, the bonding agent or seal used to bind to the structures applying an elongate pressure sensor, it can be a source of contamination or some being corroded by the type of process fluid or high purity process fluid is there.

圧力センサ組立体は、細長い圧力センサおよびセンサ取付けブロックを含む。 The pressure sensor assembly includes an elongate pressure sensor and the sensor mounting block. 細長い圧力センサは、取付けブロック内の開口部を通って延び、シールは、取付けブロックと細長い圧力センサとの間に提供される。 Elongate pressure sensor extends through an opening in the mounting block, the seal is provided between the mounting block and the elongate pressure sensor. 保護要素は、接合剤がプロセス流体と接触するのを防ぐために、少くともシールおよび細長い圧力センサ部分を覆う。 Protective element, the bonding agent in order to prevent contact with the process fluid, covering both sealing and an elongated pressure sensor portion less.

1つの実施例では、圧力センサは、圧力センサの形にほぼ一致する細長いシース内に保持される。 In one embodiment, the pressure sensor is retained in the elongated sheath which roughly matches the shape of the pressure sensor. シースと圧力センサとの間のパッキング材料は、シースに印加される圧力を圧力センサに伝達するように構成される。 Packing material between the sheath and the pressure sensor is configured to transmit the pressure applied to the sheath to the pressure sensor.

圧力センサは、プロセスを監視し、かつ/または応答して制御するために、プロセス監視およびプロセス制御に用いられる。 Pressure sensor, to monitor the process, and controls / or in response, used for process monitoring and process control. 様々な産業プロセスは、すべての接液部材(すなわちプロセス流体にさらされる材料)が超高純度であることを必要とする。 Various industrial processes require that all wetted member (i.e. materials exposed to the process fluid) is ultrapure. 例えば、半導体産業で用いられるいくつかの処理ステップは、プロセス流体に対する超高純度な操作手順を要求する。 For example, several processing steps used in the semiconductor industry requires ultra high purity operating procedures for the process fluids. 半導体産業は、SEMI(セミコンダクタ イクイップメント アンド マテリアルズ インスティテュート インコーポレイテッド:Semiconductor Equipment and Materials Institute, Inc.)によって規定された超高純度操作用仕様に従っている。 The semiconductor industry, SEMI: follow (Semiconductor Equipment and Materials Institute Inc. Semiconductor Equipment and Materials Institute, Inc.) ultra-high purity operation for the specification defined by. これらのガイドラインは、プロセス媒体と直接接触する要素として好ましい材料および表面状態を規定する。 These guidelines define preferred materials and surface conditions as elements that contact the process medium and directly. 超高純度な手段を必要とする他の規格および産業がある。 There are other standards and industries which require ultra-high purity means.

プロセス流体の操作のために超高純度な手段を必要とする多くの産業は、新しい材料または表面をプロセス中に導入するのに抵抗する傾向にある。 Many industries which require ultra-high purity means for the process fluid operations tend to resist the introduction of new materials or surfaces into the process. 新しい材料を使用するためには、長期にわたる証明および試験プロセスが必要である。 To use the new material, it is necessary long-term certificate and testing process. 証明に続いて、当該産業は、新しい材料または表面がプロセスに不純物を加えないというひとつの信頼水準を作り出さなければならない。 Following certification, the industry is a new material or surface must created a confidence level of one of not adding impurities to the process. したがって、新しい材料を超高純度処理に導入することは不可能であるか、または長い時間がかかる。 Therefore, if it is impossible to introduce a new material into ultra high purity process, or take a long time.

一般的には、超高純度プロセス内で圧力を測定するために一般的に使用される圧力送信機は、圧力測定に誤り(error)がある。 In general, pressure transmitters which are commonly used to measure the pressure within the ultra-high purity process, there is an error (error) in the pressure measurement. 誤りの1つの原因は、圧力センサが超高純度技術のならわしに従わなければならないことである。 One cause of the error is that the pressure sensor must comply with the habit of ultrapure technology. このことは、圧力センサをプロセス流体から物理的に分離する隔離ダイアフラムの導入を必要とする。 This requires the introduction of isolation diaphragm which physically separates the pressure sensor from the process fluid. 誤りの別の原因は、単なる圧力センサの構成および特性にある。 Another cause of the error is in the configuration and properties simply pressure sensor. 本発明は、超高純度プロセスにおいて非常に正確な細長い圧力センサを使用するための技術を提供する。 The present invention provides a technique for using an elongate pressure sensor very accurate in the ultra high purity processes.

図1A、図1B、および図1Cは、それぞれ本発明の1つの実施例による細長い圧力センサ組立体100の側面斜視図、側面平面図、および正面斜視図である。 1A, 1B and 1C, is a side perspective view of an elongate pressure sensor assembly 100 according to one embodiment of the present invention, respectively, a side plan view and a front perspective view. 圧力センサ組立体100は、細長い圧力センサ102を含む。 The pressure sensor assembly 100 includes an elongate pressure sensor 102. 圧力センサ102は、非常に正確な圧力センサであり、サファイアのような壊れやすい材料で作ることができる。 The pressure sensor 102 is a highly accurate pressure sensor can be made of a fragile material such as sapphire. 圧力センサ102は、それら全てが本出願に参照として組み入れられる1997年6月10日に付与された米国特許5,637,802号、2000年6月27日に付与された米国特許6,079,276号、2000年7月4日に付与された米国特許6,082,199号、2000年7月18日に付与された米国特許6,089,097号、および2001年10月15日に出願された米国特許出願番号09/978,311号公報に説明されている。 The pressure sensor 102, all of which were granted on June 10, 1997 which is incorporated by reference into this application U.S. Patent No. 5,637,802, granted U.S. Patent June 27, 2000 6,079, 276 No., granted US Patent No. 6,082,199 on July 4, 2000, filed in July 2000 was granted to 18 days US Pat. Nos. 6,089,097, and October 15, 2001 It is described in US Patent application No. 09 / 978,311 which are.

センサ取付けブロック104は、第1の側面106および反対側の第2の側面108を有し、その間に延在する開口部110を備えている。 Sensor mounting block 104 has a second side 108 of first side 106 and an opposite, has an opening 110 extending therebetween. 細長い圧力センサ102は、側面106と108との間の開口部110を通って延びている。 Elongate pressure sensor 102 extends through an opening 110 between the side surface 106 and 108. シール(あるいは接合剤)112は、センサ102と取付けブロック104との間の境界を封止する。 Seal (or bonding agent) 112 seals the interface between the sensor 102 and the mounting block 104. シール112は、例えば溶接または蝋付け結合(金ゲルマニウム、ハンダ、接着剤など)から成る。 Seal 112 is made of, for example, welding or brazing (gold germanium solder, adhesive or the like).

このタイプのセンサ構成は、いくつかの場合において、従来技術技法より高い桁の精度で、正確な測定を提供する。 Sensor arrangement of this type, in some cases, with a high order of accuracy than the prior art techniques, to provide accurate measurements. センサ102は、3000psiまでの圧力で作動することができる絶対圧感知装置に基づくキャパシタンスを生成するために融合された、本質的には壊れやすい材料で作られた2つのウエハから成る。 Sensor 102 has been fused to produce a capacitance based absolute pressure sensing device capable of operating at pressures up to 3000 psi, consisting of two wafers made of fragile material essentially. 例えばスパッタリング(sputtering)によって、クロムのような金属の薄い層が、センサ102の全長にわたって堆積させられる。 For example, by sputtering (Sputtering), a thin layer of metal such as chromium, is deposited over the entire length of the sensor 102. クロムは、漂遊容量(キャパシタンス)および電気的ノイズに対するシールドを提供する。 Chromium provides shielding against stray capacitance (capacitance) and electrical noise. ニッケルの層は、クロム上に堆積されて、センサが取付けブロックに装着される時に、センサに接合するために用いられる。 Layer of nickel is deposited on chromium, when the sensor is mounted on the mounting block, used to bond the sensor.

このセンサ構成を使用する際の1つの困難さは、センサ102を、取付けブロック104のようなあるタイプの支持構造に、プロセスに接続可能なように取付けることである。 One difficulty in using this sensor configuration, the sensor 102, the support structure of the type that as mounting block 104, is to attach so as to be connected to the process. プロセスにさらされるすべての材料が、超高純度適用の条件に合っていなければならない。 All materials that are exposed to the process, must not match the ultra-high purity application of the conditions. 材料の例としては、電解研磨された表面仕上げの、真空溶解されたオーステナイトステンレス鋼(austenitic stainless steel)、クロムおよびニッケルがある。 Examples of materials, electrolytic polished surface finish, vacuum melted austenitic stainless steel (austenitic stainless steel), there are chromium and nickel. さらに、高純度構成においては、パーフロロエラストマ(perfluoroelastomers)/フッ素共重合体(fluoropolymers)も使用されうる。 Further, in the high-purity configuration, perfluoro elastomers (perfluoroelastomers) / fluorinated copolymer (fluoropolymers) can also be used.

本発明の1つの実施例によれば、保護要素(すなわちシース(sheath)または被膜)120が、細長い圧力センサ102およびシール112を覆う。 According to one embodiment of the present invention, the protective element (i.e. sheath (sheath) or coating) 120 covers the elongate pressure sensor 102 and seal 112. 保護要素120は、圧力センサ102およびシール112をプロセス流体123から隔離する。 Protective element 120 isolates the pressure sensor 102 and seal 112 from the process fluid 123. 保護要素120には、任意の適切な技術の使用を適用することができる。 The protective element 120 can be applied using any suitable technique. 様々な例を以下に説明する。 Describing various examples below.

動作において、圧力センサ102の遠位端部130は、印加された圧力に応答する。 In operation, the distal end portion 130 of the pressure sensor 102 is responsive to applied pressure. センサ102の近位端部134上に保持された電気接点132は、印加された圧力を表す出力を提供する。 Electrical contacts 132 held on the proximal end 134 of the sensor 102 provides an output representative of the applied pressure. 例えば、容量性極板が、遠位端部130内に保持される。 For example, capacitive electrode plate is retained within the distal end portion 130. キャパシタンスは、前記容量性極板の偏向およびその結果印加された圧力と関連づけられて、前記接点132を介して測定される。 Capacitance associated with the deflection and the resulting applied pressure of the capacitive electrode plate is measured through the contact 132.

保護要素120は、加圧された流体に接しており、加圧された流体によって印加された圧力が圧力センサ102に伝達されるように偏向する。 Protective element 120 is in contact with the pressurized fluid, the pressure applied by the pressurized fluid to deflect so as to transmit to the pressure sensor 102. 保護要素120は、任意の適切な技術を用いて製作することができ、超高純度プロセスにおいて必要な技法に従う一方、印加される圧力が正確に反復可能に圧力センサ102に伝達されるような構成であることが望ましい。 Protective element 120 may be fabricated using any suitable technique, such as one according to the required techniques in ultra-pure processes, the applied pressure is accurately repeatably transferred to the pressure sensor 102 configured it is desirable that. 幾つかの具体的構成および製作技術を以下に説明する。 To illustrate some of the specific configuration and fabrication techniques below. しかしながら、本発明はこれらの特定の実施例に限定されるものではない。 However, the present invention is not intended to be limited to these specific examples.

1つの実施例では、保護要素120は、被膜を構成し、センサ102および取付けブロック104の少なくとも一部上に、プラスチックのような、より大きな1片の型入れ成形可能な材料を鋳造(mold)することによって製作される。 In one embodiment, the protective element 120 constitutes a coating, cast on at least a portion of the sensor 102 and mounting block 104, such as plastic, the mold insertion moldable material of a larger piece (mold) It is fabricated by. 1つの代案は、非常に薄い被膜を作るために高圧鋳造技術を使用する鋳造プロセスを用いることである。 One alternative is to use a casting process using a high pressure casting technique to make a very thin coating. あるいは、鋳造片(molding piece)は厚い本体として形成され、次いで該鋳造片が加工プロセス(machining process)によるなどの材料除去プロセスをうける。 Alternatively, the cast piece (molding piece) is formed as a thick body and then the cast piece is subjected to a material removal process, such as by machining process (machining process). 保護膜120は、印加される圧力がセンサ102に伝達されるのを可能にするのに十分な程の薄さにされる。 Protective layer 120, the pressure applied is the thinness of enough to permit being transmitted to the sensor 102. 任意の適切な成型可能なプラスチックは、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene:PTFE)を含んで用いられる。 Any suitable moldable plastic, polytetrafluoroethylene (polytetrafluoroethylene: PTFE) used contain. センサ102の高いヤング率は、プラスチックの保護膜によるあらゆる影響を最小限にする。 High Young's modulus of the sensor 102 minimizes any effects due to the protective film of plastic.

図1Cの斜視図に図示される別の実施例では、保護要素120は、センサ102上にオーバーモールドされた(overmolded)金属層からなる。 In another embodiment shown in the perspective view of FIG. 1C, the protection element 120 consists of a sensor 102 is overmolded onto (overmolded) metal layer. 材料は、センサ102が破損する温度より低い温度で鋳造されなければならない。 Material must be cast at a temperature lower than the temperature at which the sensor 102 is broken. 例えば、マグネシウム合金が使用可能である。 For example, a magnesium alloy can be used. センサが金属オーバーモールドに使用される材料にかかわらず小さな圧力変化に反応できるように、オーバーモールド層120は、センサ102の感知部上では比較的に薄くなければならない。 Sensor to allow the reaction to small pressure change regardless of the material used for the metal overmold overmolded layer 120 has to be relatively thin on the sensing portion of the sensor 102. すべての接液表面は、ステンレス鋼またはクロム層で電気めっきされて、電解研磨されるのが望ましい。 All wetted surfaces are electroplated with a stainless steel or chromium layer, it is desired to be electropolished.

図2Aは、保護要素138が、圧力センサ102を収容する柔軟なシース/被膜からなる、センサ組立体100の別の具体的実施例の斜視図である。 Figure 2A, the protective element 138 is composed of a flexible sheath / coating which houses the pressure sensor 102 is a perspective view of another specific embodiment of the sensor assembly 100. 被膜/シース138は、柔軟な材料の薄い層からなり、センサ102を収容する「バッグ」を形成する。 Coating / sheath 138 is made of a thin layer of flexible material, to form a "bag" which houses the sensor 102. その輪郭がセンサ102に接触し、きっちりと一致するように、シース/被膜138の開いた終端142に真空が適用される。 Contact with the contour sensor 102, to match To closely, vacuum is applied to the end 142 of the open sheath / coating 138. 被膜/シース138は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:Polytetrafluoroethylene)、PFA(パーフロロアルコキシ:Perfluoroalkoxy)、PVC(ポリ塩化ビニル:Polyvinyl chloride)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン:Polyetheretherketone)、またはPET(ポリエチレン・テレフタレート:Polyethylene Terephthalate)から形成することができる。 Coating / sheath 138 can, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene: Polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy: perfluoroalkoxy), PVC (polyvinyl chloride: Polyvinyl chloride), PEEK (polyetheretherketone: PolyEtherEtherKetone), or PET (polyethylene terephthalate: it can be formed from Polyethylene terephthalate). 被膜/シース138は、熱、熱音波(thermal sonic)、あるいは接着技術を含む任意の適切な技術によって封止される。 Coating / sheath 138 is heat, heat waves (thermal sonic), or sealed by any suitable technique, including adhesive technology.

図2Bに図示された別の実施例では、保護要素139は、センサ102のまわりを溶接された継ぎ目を含む、金属箔の薄い層のような柔軟な金属から構成される。 In another embodiment shown in FIG. 2B, the protective element 139 comprises a welded seam around the sensor 102, composed of a flexible metal, such as thin layers of metal foil. 金属箔は、超高純度プロセスにおいて許容され、印加される圧力を圧力センサに伝達するのに十分な材料でなければならない。 Metal foil, be tolerated in ultra-pure processes, the pressure applied must be sufficient material to transfer to the pressure sensor. 前述の実施例に関して説明されたパッキング材料のような中間材が、保護金属箔139とセンサ102との間の結合材として用いられるのが望ましい。 Intermediate materials such as packing materials described with respect to the foregoing embodiments, is desirably used as a binder between the protective metal foil 139 and the sensor 102. また、継ぎ目溶接工程は気密性を必要とし、接液表面は電解研磨される必要がある。 Also, seam welding process requires airtightness, wetted surface needs to be electropolished. 金属箔の材料例としては、300シリーズステンレス鋼(300 Series Stainless Steel)、ニッケルクロム合金(Nickel Chromium alloy)、ハストアロイ(Hastalloy)、エルギロイ(Elgiloy)がある。 As example materials of the metal foil, 300 series stainless steel (300 Series Stainless Steel), nickel-chromium alloy (Nickel Chromium alloy), Hasutoaroi (Hastalloy), there is Elgiloy (Elgiloy). 溶接は、レーザ電子ビームによって、あるいは抵抗溶接で形成されるのが望ましい。 Welding, by laser electron beam, or being formed by resistance welding is preferable. 図2Bの実施例では、保護要素139は、例えば溶接などの接合方法によって取付けブロック104に結合される。 In the embodiment of Figure 2B, the protective element 139 is, for example, coupled to the mounting block 104 by a joining method such as welding.

図3Aは、保護要素160が、センサ102がその中に配置される薄いチューブによって形成される本発明の別の実施例の側断面図である。 Figure 3A is a protective element 160 is a side cross-sectional view of another embodiment of the present invention formed by a thin tube sensor 102 is located. 保護要素160は、超高純粋なプロセス仕様を満足する材料で製作されたシースによって形成される。 Protective element 160 is formed by a sheath fabricated of a material that satisfies the ultra-high pure process specifications. 例えば、金属チューブが使用される。 For example, the metal tube is used. 具体例としては、300シリーズステンレス鋼がある。 As a specific example, there are 300 series stainless steel. 保護要素160は、センサ102の形にほぼ一致する。 Protective element 160 is substantially matches the shape of the sensor 102.

オプションのパッキング材料162は、保護膜160とセンサ102との間のすべての空間を埋めるために用いられる。 Optional packing material 162 is used to fill all the space between the protective film 160 and the sensor 102. パッキング材料162は、例えば、純粋なアルミナ・パウダーからなる。 Packing material 162 is, for example, consists of pure alumina powder. 製作の際には、パウダーはスラリー形状で用いられ、該スラリーは遠心分離機によって保護要素160の開口部へ詰め込まれる。 During fabrication, the powder is used in slurry form, the slurry is packed into the opening of the protective element 160 by a centrifugal separator. キャップ164は、パッキング材料162を保護膜160内に保持し、センサ102をその中に固定するために使用される。 Cap 164 holds the packing material 162 in the protective film 160, is used to secure the sensor 102 therein. キャップ164は、例えばエポキシか低温ガラスの層であり、所望ならば湿度を遮断する役割を果たす。 Cap 164 is, for example, a layer of epoxy or low temperature glass, serves to block the moisture if desired.

別の例においては、焼結の際にパッキング材料を凝固させるために、少量の接合剤がパッキング材料162中に用いられる。 In another example, in order to fix the packing material during sintering, a small amount of bonding agent is used in the packing material 162. 例えば、十分に低い温度で焼結するか溶融するガラス粉体が、パッキング材料162を固定するために用いられることができる。 For example, a glass powder which melts or sintered at a sufficiently low temperature, can be used to secure the packing material 162.

パッキング材料162の別の例は、パックされた状態又は焼結させた状態のいずれか一方で用いられる金属粉を含む。 Another example of a packing material 162 includes a metal powder to be used in either a state of being that packed state or sintered. 金属粉は、保護膜160を永続的に封止するために、ブレイズ(braise)されるか鑞付けされる。 Metal powder, in order to permanently seal the protective film 160 are brazed either Blaze (Braise). すべての実施例において、パッキング材料は、センサ102に取付圧力を与えることなく、保護要素160とセンサ102との間を結合する。 In all embodiments, the packing material, without giving mounted pressure sensor 102 is coupled between the protection element 160 and the sensor 102. パッキング材料を焼結するかリフロー(reflow)することによって、パッキング材料の変化による性能の低下が低減される。 Packing material by either reflowing sintering (reflow), performance degradation due to changes in the packing material is reduced.

図3の実施例では、保護要素160は、例えば接合166によって、取付けブロック104に結合される。 In the embodiment of FIG. 3, the protective element 160, for example by bonding 166, it is coupled to the mounting block 104. その接合は溶接を含む。 The joint comprises a weld. 溶接処置により、超純度装置に適切な材料を用いて、気密にできる。 By welding treatment with a suitable material to ultrapure device can hermetically. その後に、接液表面は電解研磨される。 Thereafter, the wetted surface is electropolished.

図3Bおよび図3Cは、図3Aの実施例の一変形例であり、それぞれ、保護要素が、一方の端部が溶接して閉じられてセンサ102に一致するようにその中間部でスエージ加工された金属チューブの形をとる斜視図および平面図である。 3B and 3C are a modification of the embodiment of FIG. 3A, respectively, the protective element is swaged at its intermediate portion in such a manner that one end is coincident closed by welding the sensor 102 and a perspective view and a plan view in the form of metal tubes. 図3Bおよび図3Cに図示されるように、スエージ加工された部分は、保護要素161を平らにして、センサ102の形に一致させるセンサ102の遠位の長さ(distal length)に沿って延びる。 As shown in FIGS. 3B and 3C, swaged portion, the protective element 161 in the flat, extends along the distal length of sensor 102 to match the shape of the sensor 102 (Distal length) . しかしながら、金属チューブの近位端部はスエージ加工されず、取付けブロック104に溶接される一般的には環伏の断面を有する。 However, the proximal end of the metal tube is not swaged, typically welded to the mounting block 104 having a cross-section of the ring Fushimi. 上述のように、パッキング材料は、接液スエージ加工チューブからセンサへ圧力を伝達するために、媒体として、スエージ加工されたチューブとセンサとの間に挿入されるか配置されるのが望ましい。 As described above, the packing material in order to transmit pressure from the wetted swaged tube to the sensor, as a medium, is desired to be located either inserted between the swaged tube and the sensor.

図4は、本発明による保護膜を有する圧力センサ組立体202Aおよび202Bを含む差圧送信機200を示す。 Figure 4 shows a differential pressure transmitter 200 which includes pressure sensor assemblies 202A and 202B has a protective membrane according to the invention. 送信機200は、送信機本体204、センサ本体206、およびフランジ208を有する。 The transmitter 200 includes a transmitter body 204, sensor body 206, and flange 208. センサ本体206は、それぞれプロセス流体の絶対圧P1および絶対圧P2を測定する圧力センサ組立体202Aおよび202Bを含む。 Sensor body 206 includes a pressure sensor assembly 202A and 202B to measure absolute pressure P1 and absolute pressure P2 of the process fluid, respectively. 送信機本体204は、4−20mAカレントループ212のような2線式プロセス制御ループを通じて、圧力P1およびP2に関する情報を送る送信機(I/O)回路210を含む。 Transmitter body 204 includes through two-wire process control loop, such as a 4-20mA current loop 212, a transmitter to send information about the pressure P1 and P2 of the (I / O) circuit 210. 回路基板214は、センサ回路基板216をセンサ202Aおよび202Bに接続し、圧力P1およびP2に関する電気的信号を受信する。 Circuit board 214 connects the sensor circuit board 216 to sensors 202A and 202B, receives the electrical signals relating to the pressure P1 and P2. センサ回路基板216上の回路は、これらの信号をディジタル化して処理し、データバス220を用いて、送信機回路210に圧力情報を伝達する。 Circuit on the sensor circuit board 216 processes and digitizes these signals, by using the data bus 220, to transmit pressure information to transmitter circuitry 210.

本発明は、超高純度プロセスに好ましい構成において、非常に正確な圧力センサを利用する圧力センサ組立体を提供する。 The present invention, in a preferred arrangement the ultra-high purity process, to provide a pressure sensor assembly that utilizes a very accurate pressure sensor. 保護要素は、壊れやすい材料でできた圧力センサを取付けブロックに接合する接合剤を覆うと共に、超高純度プロセス手順に適合しない表面を覆うために用いられる。 Protective element covers the bonding agent for bonding the block mounting a pressure sensor made of fragile material, used to cover the surface that do not comply with ultra-high purity process procedures. 保護要素は、接合剤がプロセス流体と接触するのを妨げる一方、圧力が圧力センサに伝達されるように構成される。 Protective element, the bonding agent while preventing the contact with the process fluid, and so that pressure is transmitted to the pressure sensor. 保護要素は、適切な材料からなり、超高純度プロセスを利用する産業にふさわしい方法で処理される。 Protective element is made of a suitable material, it is treated in a manner appropriate to industries that utilize ultra-high purity process.

本発明は好ましい実施例に関して説明されたが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱しないで、形状および細部において変形できることを認識できるであろう。 While the invention has been described with respect to preferred embodiments, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention, will recognize that changes may be made in form and detail. 例えば、異なる状況では、他のタイプの被覆材料または技術が使用されてよい。 For example, in different situations, other types of coating materials or techniques may be used. さらに、保護要素を作るために用いられる様々な技術は、保護要素の形状に合わせて変形することができる。 Further, various techniques used to make the protective element can be deformed according to the shape of the protective element. 本明細書の図と説明は細長い圧力センサに関するが、ある状況のおいては、他の圧力センサ構成が本発明の範囲内に含まれる。 Figure and described herein is directed to an elongated pressure sensor, Oite certain circumstances, other pressure sensor configurations are included within the scope of the present invention. 同様に、異なる状況においては、本発明は壊れやすい材料でできた圧力センサに制限されない。 Similarly, in different circumstances, the present invention is not limited to a pressure sensor made of fragile material. 他のパッキング材料としては、ヒステリシスを低減し、エラーを低減する(伝導性または非伝導性の)セラミック粉、あるいはガラスおよび光学用合成石英ガラス(SiO2)などの誘電体パウダーがある。 Other packing materials, and reduce hysteresis, it is a dielectric powder, such as reducing the error (conductive or non-conductive) ceramic powder, or glass and optical synthetic quartz glass (SiO2).

本発明による圧力センサ組立体の側面斜視図である。 It is a side perspective view of a pressure sensor assembly according to the present invention. 図1Aの圧力センサ組立体の側面平面図である。 It is a side plan view of the pressure sensor assembly of Figure 1A. 図1Aの圧力センサ組立体の正面斜視図である。 It is a front perspective view of a pressure sensor assembly of Figure 1A. 他の実施例による圧力センサ組立体の斜視図である。 It is a perspective view of a pressure sensor assembly according to another embodiment. 他の実施例による圧力センサ組立体の斜視図である。 It is a perspective view of a pressure sensor assembly according to another embodiment. シースによって形成された本発明による保護要素を有する圧力センサの側断面図である。 It is a side sectional view of a pressure sensor having a protective element according to the present invention formed by the sheath. 本発明の1つの実施例の斜視図である。 It is a perspective view of one embodiment of the present invention. 本発明の1つの実施例の平面図である。 It is a plan view of one embodiment of the present invention. 図1A〜図1C、図2A、図2B、または図3A〜図3Cの圧力センサ組立体を含む送信機の側断面図である。 Figure 1A~ Figure 1C, Figure 2A, is a side cross-sectional diagram of a transmitter including a pressure sensor assembly of FIG. 2B or FIG 3A~ Figure 3C,.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

100……圧力センサ組立体 102……圧力センサ 104……センサ取付けブロック 106……第1の側面 108……第2の側面 110……開口部 112……シール(接合剤) 100 ...... pressure sensor assembly 102 ...... pressure sensor 104 ...... sensor mounting block 106 ...... first side 108 ...... second side 110 ...... opening 112 ...... seal (bonding agent)
120……保護要素 123……プロセス流体 130……圧力センサの遠位端部 132……電気接点 134……圧力センサの近位端部 120 ...... protective element 123 ...... proximal end of the distal end portion 132 ...... electrical contacts 134 ...... pressure sensor of a process fluid 130 ...... pressure sensor

Claims (19)

  1. 近位の接続端部および遠位の圧力感知端部を有する細長い圧力センサ、 Elongate pressure sensor having a connection end and a distal pressure sensing end of the proximal,
    第1の側面、反対の第2の側面、およびそれらの間に延び、また細長い圧力センサがそこを通って延びる開口部を有するセンサ取付けブロック、 First side, a second side opposite and extending therebetween and sensor mounting block having an aperture elongate pressure sensor extending therethrough,
    該取付けブロックと該細長い圧力センサとの間のシール、および 該圧力センサに印加される圧力を伝達するために構成された腐食性の材料と接触することによる接合剤の腐食を防ぐために、前記シールおよび細長い圧力センサの少なくとも一部分を覆う保護要素からなる圧力センサ組立体。 To prevent corrosion of the bonding agent due to contact with corrosive material configured to transmit pressure applied seals and the pressure sensor between the mounting block and the elongate pressure sensor, the seal and pressure sensor assembly comprising a protective element which covers at least a portion of the elongate pressure sensor.
  2. 耐食性取付けブロック、 Corrosion-resistant mounting blocks,
    近位の接続端部および遠位の圧力感知端部を有する細長い圧力センサ、 Elongate pressure sensor having a connection end and a distal pressure sensing end of the proximal,
    近位端部で開き、細長い圧力センサをその中に保持する遠位端部で閉じ、かつ圧力センサの形にほぼに一致する耐腐食性の材料の細長いシース、 Proximal opening at end, the elongated closed at the distal end for holding the pressure sensor therein, and corrosion resistance of the elongated sheath of material that matches almost in the form of a pressure sensor,
    前記シースに印加された圧力を、前記圧力センサに伝達するように構成された、前記シースと前記圧力センサの間のパッキング材料、および 前記細長いシースを前記取付けブロックに結合する、耐腐食性の材料の接合剤からなる圧力センサ組立体。 The pressure applied to the sheath, said is adapted to transmit to the pressure sensor, it binds packing material between the sheath the pressure sensor, and the elongated sheath to the mounting block, corrosion resistant material pressure sensor assembly comprising a bonding agent.
  3. 前記保護要素またはシースが鋳造された材料からなる請求項1または2の発明。 The protective element or sheath comprises from a casting material according to claim 1 or 2 of the present invention.
  4. 前記鋳造された材料が、前記細長い圧力センサに一致するように機械加工される請求項3の発明。 The cast material, the invention of claim 3 which is machined to match the elongate pressure sensor.
  5. 前記保護要素またはシースが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる請求項1または2の発明。 The protective element or sheath comprises polytetrafluoroethylene (PTFE) according to claim 1 or 2 of the present invention.
  6. 前記保護要素またはシースが、金属箔からなる請求項1または2の発明。 The protective element or sheath, the invention of claim 1 or 2 made of a metal foil.
  7. 前記保護要素またはシースが、オーバーモールドされた金属層からなる請求項1または2の発明。 The protective element or sheath, according to claim 1 or 2 of the present invention consists of an overmolded metal layer.
  8. 前記保護要素またはシースが、金属、PTFE、ポリサリン(polyethalynes)、ポリプロペリン(polypropelynes)、ニッケル・クロム合金、およびハストアロイ(Hastalloy)のグループから選択された材料からなる請求項1または2の発明。 The protective element or sheath, metal, PTFE, Porisarin (polyethalynes), polypropylene Perrin (polypropelynes), nickel-chromium alloys, and Hasutoaroi (Hastalloy) group consisting of selected material of claims 1 or 2 of the present invention of.
  9. 前記保護要素またはシースが、前記保護要素上の電気めっきされた金属層を含む請求項1または2の発明。 The protective element or sheath, the invention of claim 1 or 2 including electroplated metal layer on the protective element.
  10. 前記シースと前記細長い圧力センサとの間のパッキング材料を含む請求項1の発明。 The invention of claim 1 including packing material between the elongate pressure sensor and the sheath.
  11. 前記保護要素シースを前記センサ取付けブロックへ接合する溶接を含む請求項1または2の発明。 The invention of claim 1 or 2 including a weld joining the protective element sheath to the sensor mounting block.
  12. 前記保護要素シースが真空封止される請求項1または2の発明。 Wherein the protective element sheath invention of claim 1 or 2, vacuum sealed.
  13. 前記パッキング材料が金属粉を含む請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material comprises a metal powder.
  14. 前記パッキング材料が1包みの状態である請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material is in a state of 1 packet.
  15. 前記パッキング材料が焼結されている請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material is sintered.
  16. 前記パッキング材料を前記シース内に封止するように構成されたキャップを含む請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 including configured cap so as to seal the packing material in the sheath.
  17. 前記パッキング材料が接合剤を含む請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material comprises a bonding agent.
  18. 前記パッキング材料がセラミック粉を含む請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material comprises a ceramic powder.
  19. 前記パッキング材料が誘電性の粉を含む請求項2または10の発明。 The invention of claim 2 or 10 wherein the packing material comprises a dielectric powder.
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